JavaWeb三大组件之Filter学习详解

时间：2022-11-02 19:59:39


JavaWeb三大组件之Filter学习详解

Filter基本上可以说存在所有的JavaWeb项目中，比如最基本的一个请求参数的编码​​CharacterEncodingFilter​​，大家一般都会配置下，那么filter是干嘛的呢？

本篇将主要集中在fitler的以下几个知识点:

  • 干嘛的
  • 怎么用
  • 多个Filter执行的先后顺序
  • 注意事项

I. 基本知识

Filter称之为过滤器，是用来做一些拦截的任务， 在Servlet接受请求之前，做一些事情，如果不满足限定，可以拒绝进入Servlet

JavaWeb三大组件之Filter学习详解

从上面的图，可以看出一个Filter的工作流程:

一个http请求过来之后

  • 首先进入filter，执行相关业务逻辑
  • 若判定通行，则进入Servlet逻辑，Servlet执行完毕之后，又返回Filter，最后在返回给请求方
  • 判定失败，直接返回，不需要将请求发给Servlet

通过上面的流程，可以推算使用场景：

  • 在filter层，来获取用户的身份
  • 可以考虑在filter层做一些常规的校验（如参数校验，referer校验等）
  • 可以在filter层做稳定性相关的工作（如全链路打点，可以在filter层分配一个traceId；也可以在这一层做限流等）

1. 基本使用姿势

要使用一个Filter，一半需要两步，实现Filter接口的自定义类，web.xml中对filter的定义

public interface Filter {
    public void init(FilterConfig filterConfig) throws ServletException;


    public void doFilter(ServletRequest request, ServletResponse response,
                         FilterChain chain)
            throws IOException, ServletException;


    public void destroy();
}

主要就三个方法，从命名来看，

  • 也比较清晰，在创建Filter对象的时候，调用 ​​init​​ 方法
  • 销毁Filter对象的时候，调用 ​​destroy​​ 方法
  • 当请求过来之后，调用 ​​doFilter​​，也就是主要的业务逻辑所在了

详细case后面再说

接下来就是xml的配置了，和Servlet类似，每自定义一个，都需要在xml中加上一个配置（挺繁琐的操作的）

<!-- 解决乱码的问题 -->
<filter>
    <filter-name>encodingFilter</filter-name>
    <filter-class>org.springframework.web.filter.CharacterEncodingFilter</filter-class>
    <async-supported>true</async-supported>
    <init-param>
        <param-name>encoding</param-name>
        <param-value>UTF-8</param-value>
    </init-param>
    <init-param>
        <param-name>forceEncoding</param-name>
        <param-value>true</param-value>
    </init-param>
</filter>
<filter-mapping>
    <filter-name>encodingFilter</filter-name>
    <url-pattern>/*</url-pattern>
</filter-mapping>

配置也比较简单了，一个 一个 前者定义具体的Filter，后者表示这个Filter拦截的URL （看起来和Servlet的配置规则没什么两样）

II. 实例

我们的实例，就拿大名鼎鼎的​​CharacterEncodingFilter​​来说明，顺带膜拜下Spring的大神的优秀源码

public class CharacterEncodingFilter extends OncePerRequestFilter {

    private String encoding;

    private boolean forceEncoding = false;

    public CharacterEncodingFilter() {
    }

    public CharacterEncodingFilter(String encoding) {
        this(encoding, false);
    }

    public CharacterEncodingFilter(String encoding, boolean forceEncoding) {
        Assert.hasLength(encoding, "Encoding must not be empty");
        this.encoding = encoding;
        this.forceEncoding = forceEncoding;
    }

    public void setEncoding(String encoding) {
        this.encoding = encoding;
    }

    public void setForceEncoding(boolean forceEncoding) {
        this.forceEncoding = forceEncoding;
    }

    @Override
    protected void doFilterInternal(
            HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, FilterChain filterChain)
            throws ServletException, IOException {

        if (this.encoding != null && (this.forceEncoding || request.getCharacterEncoding() == null)) {
            request.setCharacterEncoding(this.encoding);
            if (this.forceEncoding) {
                response.setCharacterEncoding(this.encoding);
            }
        }
        filterChain.doFilter(request, response);
        System.out.printl("servelt 执行完成，又返回filter");
    }
}

上面的实现比较简单，主要将视线集中在 ​​doFilterInternal​​​ 方法内部，如果要设置编码参数，则直接修改 ​​HttpServletRequest​​​, ​​HttpServletResponse​​ 两个参数，操作完成之后，执行下面这一行

filterChain.doFilter(request, response);

注意

  • 上面这一行执行，表示Filter层已经通过了，请求可以转发给下一个Filter或者直接传给Servlet
  • 而下一个Filter, Servlet执行完成之后，还会继续往下走，就是上面的那一行输出，也会被调用（那一行是我加的，源码中没有）

所以，如果你不希望继续往下走，那么就简单了，不执行上面的那一行即可

疑问

问题一：看了上面的源码，一个很明显的问题就是，参数怎么设置的？

仔细看上面的源码，发现自定义Filter是继承 ​​org.springframework.web.filter.OncePerRequestFilter​​​ 而不是直接实现的 Filter 接口，而且方法内也没有显示的实现 ​​init()​​方法，所有很容易猜到是父类中实现了参数的初始化过程

具体的实现逻辑是在 ​​org.springframework.web.filter.GenericFilterBean#init​​ 中，同样是Spring实现的，主要代码捞出来

public final void init(FilterConfig filterConfig) throws ServletException {
        Assert.notNull(filterConfig, "FilterConfig must not be null");
        if (logger.isDebugEnabled()) {
            logger.debug("Initializing filter '" + filterConfig.getFilterName() + "'");
        }

        this.filterConfig = filterConfig;

        // Set bean properties from init parameters.
        try {
            PropertyValues pvs = new FilterConfigPropertyValues(filterConfig, this.requiredProperties);
            BeanWrapper bw = PropertyAccessorFactory.forBeanPropertyAccess(this);
            ResourceLoader resourceLoader = new ServletContextResourceLoader(filterConfig.getServletContext());
            bw.registerCustomEditor(Resource.class, new ResourceEditor(resourceLoader, this.environment));
            initBeanWrapper(bw);
            bw.setPropertyValues(pvs, true);
        }
        catch (BeansException ex) {
            String msg = "Failed to set bean properties on filter '" +
                filterConfig.getFilterName() + "': " + ex.getMessage();
            logger.error(msg, ex);
            throw new NestedServletException(msg, ex);
        }

        // Let subclasses do whatever initialization they like.
        initFilterBean();

        if (logger.isDebugEnabled()) {
            logger.debug("Filter '" + filterConfig.getFilterName() + "' configured successfully");
        }
}

看上面一大串的代码，到底干了嘛？ 简单来讲，就是获取xml中配置的参数，然后填充到Filter对象中（对Srping而言，CharacterEncodingFilter就是一个bean），这个具体的逻辑和本篇关系不大，就直接跳过了

问题二：在Filter层中可以获取参数么

从doFilter的方法签名中看，既然有Request参数，那么应该是可以获取到请求参数的，那么实际验证一下

先实现一个最最最简单的Filter

public class TestFilter implements Filter {
    @Override
    public void init(FilterConfig filterConfig) throws ServletException {
    }

    @Override
    public void doFilter(ServletRequest request, ServletResponse response, FilterChain chain) throws IOException, ServletException {

        System.out.println("in filter");
        System.out.println("args: " + JSON.toJSONString(request.getParameterMap()));
        chain.doFilter(request, response);
        System.out.println("out filter");
    }

    @Override
    public void destroy() {
    }
}

开始测试

curl -d 'name=Hello&password=world' http://127.0.0.1:8088/123

输出如下

in filter
args: {"name":["Hello"],"password":["world"]}
out filter

注意

在Filter中获取参数时，最好不要直接使用获取请求流的方式，如果获取请求流，那么Servlet就获取不到请求参数了

问题三：多个filter的顺序怎么定

前面学习Servlet的时候，也有这个问题，一个URL被多个Servlet命中了，那么先后顺序是怎样的呢？

  • 精确匹配 > 最长匹配 > 其他模糊匹配 > 没有匹配的则是404

那么Filter呢，他们的区别还是比较明显的，很多Filter都是拦截所有的请求，即很多Filter的命中规则都是一样的，那么怎么办？

  • 先执行带有url-pattern标签的filter，再执行带有servlet-name标签的filter
  • 如果同为url-pattern或servlet-name，则会按照在web.xml中的声明顺序执行

测试case如下，我们定义三个Filter：

  • TestFilter: 匹配所有路径
  • ATestFilter: 匹配所有路径
  • ServletFilter: 匹配 mvc-servlet
// ATestFilter
@Override
public void doFilter(ServletRequest request, ServletResponse response, FilterChain chain) throws IOException, ServletException {
    System.out.println("in ATestFilter");
    chain.doFilter(request, response);
}


// TestFilter
@Override
public void doFilter(ServletRequest request, ServletResponse response, FilterChain chain) throws IOException, ServletException {
    System.out.println("in TestFilter");
    chain.doFilter(request, response);
}

// ServletFilter
@Override
public void doFilter(ServletRequest request, ServletResponse response, FilterChain chain) throws IOException, ServletException {
    System.out.println("in ServletFilter");
    chain.doFilter(request, response);
}

对应的xml配置如下

<filter>
    <filter-name>servletFilter</filter-name>
    <filter-class>com.test.ServletFilter</filter-class>
    <async-supported>true</async-supported>
</filter>
<filter-mapping>
    <filter-name>servletFilter</filter-name>
    <servlet-name>mvc-dispatcher</servlet-name>
</filter-mapping>

<filter>
    <filter-name>testFilter</filter-name>
    <filter-class>com.test.TestFilter</filter-class>
    <async-supported>true</async-supported>
</filter>
<filter-mapping>
    <filter-name>testFilter</filter-name>
    <url-pattern>/*</url-pattern>
</filter-mapping>


<filter>
    <filter-name>atestFilter</filter-name>
    <filter-class>com.test.ATestFilter</filter-class>
    <async-supported>true</async-supported>
</filter>
<filter-mapping>
    <filter-name>atestFilter</filter-name>
    <url-pattern>/*</url-pattern>
</filter-mapping>

输出结果

in TestFilter
in ATestFilter
in ServletFilter

III. 小结

Filter 通常用于JavaWeb的过滤使用，通过doFilter方法中执行 ​​chain.doFilter(request, response);​​，进入下一个Filter或者Servlet执行逻辑，当执行完成之后，依然会回到Filter这一层，继续走下去

针对上面的逻辑，Filter的常见应用场景有：

  • 用户信息获取，身份校验
  • 安全校验（referer校验失败，直接拒绝）
  • 稳定性相关（限流，监控埋点，全链路日志埋点）

Filter的执行顺序：

  • url-mapping 的优先执行，其次是 servlet-mapping
  • 同一个匹配方式（如都是url-mapping）中，根据在xml中定义的先后顺序来确定

Filter的注意事项：

  • 正常业务，请记得一定执行 ​​chain.doFilter(request, response)​​， 最后把它放在finnal块中，防止你在Filter中的代码抛异常导致进入不到后续的逻辑
  • 在Filter中不要直接获取请求数据流（请求流被读取完之后，Servlet就get不到了!）

IV. 其他

声明

尽信书则不如，已上内容，纯属一家之言，因本人能力一般，见解不全，如有问题，欢迎批评指正

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